1、基樁的聲波透射法檢測1基本原理及方法混凝土是由多種材料組成的多相非勻質體。對于正常的混凝土，聲波在其中傳播的速度是有一定范圍的，當傳播路徑遇到混凝土有缺陷時，如斷裂、裂縫、夾泥和密實度差等，聲波要繞過缺陷或在傳播速度較慢的介質中通過，聲波將發生衰減，造成傳播時間延長，使聲時增大，計算聲速降低，波幅減小，波形畸變，利用超聲波在混凝土中傳播的這些聲學參數的變化，來分析判斷樁身混凝土質量。聲波透射法檢測樁身混凝土質量，是在樁身中預埋24根聲測管。將超聲波發射、接收探頭分別置于2根導管中，進行聲波發射和接收，使超聲波在樁身混凝土中傳播，用超聲儀測出超聲波的傳播時間t、波幅A及頻率f等物理量，就可判斷樁

2、身結構完整性。2適用范圍聲波透射法適用于檢測樁徑大于0.6m混凝土灌注樁的完整性，因為樁徑較小時，聲波換能器與檢測管的聲耦合會引起較大的相對測試誤差。其樁長不受限制。3儀器設備（1）試驗裝置聲波透射法試驗裝置包括超聲檢測儀、超聲波發射及接收換能器（亦稱探頭）、預埋測管等，也有加上換能器標高控制絞車和數據處理計算機。其裝置見圖3721。（2）超聲檢測儀的技術性能應符合下列規定：接收放大系統的頻帶寬度宜為550kHz，增益應大于100dB，并帶有060（或80）dB的衰減器，其分辨率應為1dB，衰減器的誤差應小于1dB，其檔間誤差應小于1。發射系統應輸出2501000V的脈沖電壓，其波形可為階躍脈

3、沖或矩發射系統應輸出2501000V的脈沖電壓，其波形可為階躍脈沖或矩形脈沖。顯示系統應同時顯示接收波形和聲波傳播時間，其顯示時間范圍宜大于300s，計時精度應大于1s，儀器必須穩定可行，2h中聲時漂移不得大于±0.2s。（3）換能器應采用柱狀徑向振動的換能器，將超聲儀發出的電脈沖信號轉換成機械振動信號，其共振頻率宜為2550kHz，外形為圓柱形，外徑30mm，長度200mm。換能器宜裝有前置放大器，前置放大器的頻帶寬度宜為550kHz。絕緣電阻應達5M，其水密性應滿足在1MPa水壓下不漏水。樁徑較大時，宜采用增壓式柱狀探頭。（4）聲測管是聲波透射法檢測裝置的重要組成部分，宜采用鋼管

4、、塑料管或鋼質波紋管，其內徑宜為5060m。4測試技術（1）預埋聲測管應符合下列規定：樁徑0.61.0m應埋設雙管；1.02.5m應埋設三根管；樁徑2.5m以上應埋設四根。見圖3722聲測管布置方式。聲測管底端及接頭應嚴格密封，保證管外泥冰在1MPa壓力下不會滲入管內。上端應加蓋。聲測管可焊接或綁扎在鋼筋籠的內側，檢測管之間應互相平行。在檢測管內應注滿清水。（2）現場檢測前應測定聲波檢測儀發射至接收系統的延遲時間t0，并應按下式計算聲時修正值t：t=(D-d)/Vt+(d-d)/Vw (37-52)式中 D檢測管外徑（mm）； d檢測管內徑（mm）；d換能器外徑（mm）； Vt檢測管壁厚度方向

5、聲速（kms）；Vw水的聲速（kms）； T聲時修正值（s）。將發、收換能器置于水中，間距0.5m左右，接收信號波幅調節到二或三格，改變發、收換能器間距，測量不同距離的聲時值，按時距曲線求出t0值。（3）檢測步驟應符合下列要求：接收及發射換能器應在裝設扶正器后置于檢測管內，并能順利提升及下降。測量時上述發射與接收換能器可置于同一標高，當發射與接收換能器置于不同標高時，其水平測角可取30°40°。測量點距2040cm。當發現讀數異常時，應加密測量點距，以保證測點間聲場可以覆蓋而不至漏測。發射與接收換能器應同步升降。各測點發射與接收換能器累計相對高差不應大于2cm，并應隨時校正

6、。檢測宜由檢測管底部開始，發射電壓值應固定，并應始終保持不變，放大器增益值也應始終固定不變。調節衰減器的衰減量，使接收信號初至波幅度在熒光屏上為2或3格。由光標確定首波初至，讀取聲波傳播時間及衰減器衰減量，依次測取各測點的聲時及波幅并進行記錄。一根樁有多根檢測管時，應將每2根檢測管編為一組，分組進行測試，見圖3722。每組檢測管測試完成后，測試點應隨機重復抽測1020。其聲時相對標準差不應大于5；波幅相對標準差不應大于10。并對聲時及波幅異常的部位應重復抽測。測量的相對標準差可按下式計算： (37-53) (37-54)式中t聲時相對標準差；A波幅相對標準差；t第i個測點聲時原始測試值（s）；

7、A第i個測點波幅原始測試值（dB）；tji第i個測點第j次抽測聲時值（s）；Aji第i個測點第j次抽測波幅值（dB）。5檢測數據的處理與判定（1）由現場所測的數據應繪制聲時深度曲線及波幅（衰減值）深度曲線。其聲時tc及聲速VP應按下列公式計算：tc=t-to-t (37-55)Vp=l/tc (37-56)式中 tc混凝土中聲波傳播時間（s）；t聲時原始測試值（s）；t0聲波檢測儀發射至接收系統的延遲時間（s）；t聲時修正值（s）；l兩個檢測管外壁間的距離(mm)；VP混凝土聲速（kms）。（2）樁身完整性應按下列規定判定：應采用聲時平均值t與聲時2倍標準差t之和作為判定樁身有無缺陷的臨界值；

8、并應按下列公式計算： (37-57) (37-58)式中 n測點數； tci混凝土中第i測點聲波傳播時間（s）；t聲時平均值（s）； t聲時標準差。亦可按聲時深度曲線相鄰測點的斜率Ktz及相鄰兩點聲時差值t的乘積Ktz·t作為缺陷的判據： Ktz=(tci-tci-1)/(Zi- Zi-1) (37-59)t=tci-tci-1 (37-60)Ktz·t=( tci-tci-1)2/( Zi- Zi-1) (37-61)式中 tci第i測點的聲時（s）； tci-1第i1測點的聲時（s）；Zi第i測點的深度（m）； Zi1第i1測點的深度（m）。Ktz·t值能在聲

9、時深度曲線上明顯地反映出缺陷的位置及性能，可結合t2t值進行綜合判定。波幅（衰減量）比聲速對缺陷反應更靈敏，可采用接收信號能量平均值的一半作為判斷缺陷臨界值。波幅值以衰減器的衰減量q表示。波幅判斷的臨界值qD有下列關系：qD=q-6 (37-62) (37-63)式中 q衰減量平均值（dB）；qi第i測點的衰減量（dB）；n測點數。對超越臨界值的測區應進行缺陷分析與判斷。樁的完整性宜采用上述判據，并輔以接收波形的視頻率做進一步的綜合判定。在作出缺陷判定后，如需判定樁身缺陷尺寸及空間分布，宜進一步采用多點發射，不同深度接收的扇形測量法，用多條交會的聲線所測取的波速及波幅的異常加以判定。6工程實例

10、福州某特大橋樁基礎進行聲波透射法檢測，現場測試工作于1997年3月16日完成。擬建場地位于福州峽南，大橋基礎采用沖鉆孔灌注樁，被測樁編號為Z45，樁徑2500mm，樁長45.3m，樁身混凝土強度等級C25，樁端持力層為微風化巖，土層自上而下為：粗砂，砂夾淤泥，砂卵石，微風化巖，詳見該工程地質勘察報告。聲波透射法按基樁低應變動力檢測規程（JGJT93-95）有關規定進行，樁內埋設4根測管，通過測量整個樁身檢測區域內的超聲波傳播時間，觀察接收到的信號幅度變化，來分析判斷樁身結構完整性。本次檢測采用CTS25型非金屬超聲檢測儀，該樁基中一對測向的聲時深度曲線見圖3723。該樁同時采用反射波法進行檢測，所用儀器為美國PDI公司生產的PIT樁基完整性檢驗儀，實測時域曲線見圖3724。根據聲波透射法檢測結果分析，樁頂下77.5m處，16.517.5m處及28.032.0m處均有明顯的波峰，前兩個波峰處其Ktz·t值（即PS